D OU RLE RÉFRACTION DE LA LUMIÈRE

La forme primitive du spath d'Islande est le rhomboèdre, e'est-à-dire un solide terminé par six faces. planes, qui sont des losanges ou rhombes égaux entre eux (Fig. 248); chaque face a' deux angles obtus de 101 °55' et deux angles aigus de 78(,5'. Des huit sommets du rhomboèdre, il en est doux opposésDet D', auxquels aboutissent trois angles plans obtus égaux entre .eux; la droite AI! qui passe par ces deux sommets porte le nom d'axe cristallographique. Les autres sommets sont tous formés par la rencontré d'un angle obtus

avec deux

angles aigus.

Les angles dièdres dont

Fig. 248.

Cristal de spath d'Islande.

les arêtes se coupent aux deux sommets principaux DD' ont une valeur de 105°5'. — Attendu qu'un cristal quelconque peut être considéré comme formé par la réunion d'une infinité de cristaux élémentaires de même forme et semblablement orientés , il en résulte que toute droite parallèle à l'axe cristallographique jouira des mêmes propriétés; Taxe optique d'un cristal est donc représenté par toute droite parallèle à l'axe cristallographique. On donne le nom de section principale à tout plan contenant l'axe optique et normal à une face naturelle ou artificielle du cristal.

Cela posé, imaginons qu'on taille à chaque extrémité de l'axe d'un cristal de spath d'Islande une face perpendiculaire à cet axe et qu'on dirige à travers ce milieu réfringent un rayon normal aux faces ainsi obtenues; le rayon ne se bifurquera pas et il suivra une direction parallèle à l'axe optique. Il n'en est plus de même si le rayon incident est incliné sur l'axe optique; dans ce cas, il y aura toujours formation cle deux rayons réfractés : l'un, appelé rayon ordinaire, suit les lois de là réfraction simple; l'autre, le rayon extraordinaire , est régi par des lois différentes.

Soit, par exemple, DG'D'F' (Fig. 249) une section principale faite dans le cristal de la Fig. 248 par un plan perpendiculaire à la face DGG'E et qui , renfermant l'axe DD', passe par les sommets D, G', D', F'. Considérons le rayon LI, qui tombe normalement sur la face DF' : il donne naissance, d'une part, au rayon ordinaire II0 , qui traverse le cristal sans déviation , et émerge normalement suivant I„0, d'autre part, au rayon extraordinaire Ile, qui reste dans la section principale, mais s'écarte cle la normale pour émerger , suivant Ic E , parallèlement au rayon ordinaire. Un œil placé sur le trajet des rayons émergents verrait donc Fig. 249. — Double réfraction dans une section

1 t^tih » i-it principale du snath d'Islande.

deux images L et V d un même objet L. * * 1

On reconnaît, en outre, que les deux rayons II0 0 et I I0 E sont polarisés à angle droil : le rayon ordinaire dans la section principale, le rayon extraordi-

OPTIQtIK.

nuire dans un plan perpendiculaire à cette section; lois vibrations de ce dernier rayon s' exécutent donc dans la section principale, tandis que celles du rayon ordinaire seul, normales à ce plan. Si le rayon incident tombe obliquement sur [a surface réfringente, il se bifurque comme dans le cas de l'incidence normale; mais le rayon extraordinaire n'est pas seul dévié, le rayon ordinaire s'écarte aussi de là normale, conformément aux lois de la réfraction simple.

En étudiant la réfraction dans le spath d'Islande, pour différentes incidences, on a reconnu que le rayon ordinaire obéit en toutes circonstances aux lois de la réfraction simple, c'est-à-dire qu'il est toujours situé dans le plan qui passe par le rayon incident et par la normale à la surface au point d'incidence, et qu'il répond à un indice de réfraction d'une valeur constante de 1,6543. Le rayon extraordinaire se comporte différemment. Quand le rayon incident est parallèle à l'axe optique, le rayon extraordinaire se confond avec l'ordinaire et possède, par conséquent, le même indice de réfraction; mais, du moment que l'incidence est oblique par rapport à l'axe optique, l'indice de réfraction du rayon extraordinaire devient plus petit que celui du rayon ordinaire, el il atteint un minimum égal à 1,483, lorsque le plan d'incidence est perpendiculaire à l'axe optique. En outre, le rayon extraordinaire ne reste dans le plan d'incidence qu'autant que ce dernier est une section principale ou un plan perpendiculaire à cette section ; dans tous les autres cas , le rayon extraordinaire sort du plan d'incidence.

220. Surface de l'onde dans les cristaux à un axe. — Nous avons vu , § 139a, que l'indice de réfraction d'une substance est en raison inverse de la vitesse

de propagation de la lumière dans ce milieu.

En conséquence, si, dans le spath d'Islande, l'indice du rayon ordinaire est constant, cela prouve que le mouvement vibratoire qui produit ce rayon se propage avec la même vitesse dans toutes les directions ; les variations qu'éprouve la valeur de l'indice du rayon extraordinaire indiquent, au contraire, que les vibrations éthérées qui constituent ce rayon se propagent inégalement vite dans les différentes directions. Ainsi, tandis que le rayon ordinaire parcourt dans des temps égaux les chemins égaux OA et 01 (Fig. 250), lé rayon extraordinaire emploie le même temps pour aller de 0 en A, suivant l'axe optique AA', que pour accomplir le trajet OB dans une direction perpendiculaire à l'axe optique.

En déterminant, pour chaque rayon et dans différentes directions , la longueur du chemin parcouru dans un même intervalle de temps à partir d'un centre commun 0, on trouve que le lieu géométrique des positions auxquelles